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Philippe MARONMaître de conférencesISABTP-UPPA 5 Novembre 2014Philippe MARONMaître de conférencesISABTP-UPPA 5 Novembre 2014Philippe MARONMaître de conférencesISABTP-UPPA 5 Novembre 2014Philippe MARONMaître de conférencesISABTP-UPPA 5 Novembre 2014Philippe MARONMaître de conférencesISABTP-UPPA 23 mars 2020

Construction Métallique02- Acier

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CM02-Acier

● A l’issue de ce chapitre, l’étudiant doit être capable à partir du dossier d’un nouveau bâtiment du même type :

de connaitre les propriétés de l’acier

d’expliquer le fonctionnement de l’acier sous chargement de traction (courbe de traction)

d’argumenter le choix d’une construction acier pour un bâtiment donné

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CM02-Acier

● Chimie : Alliage : Fe + moins de 2 % de C

● Propriétés (valeurs retenues par l’Eurocode 3) : Masse volumique ρ = 7850 kg/m3

Module d'élasticité longitudinal E = 210 000 MPa Module de cisaillement G = 80 000 MPa

Coefficient de poisson ν=0,3

Coefficient de dilatation linéaire ε=11,10-6 °C-1

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CM02-Acier

Caractéristiques mécaniques : Essai de traction

Eprouvette ductile

Eprouvette fragile

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CM02-Acier

Caractéristiques mécaniques : Essai de traction

Résistance limite à la traction σR, fu dans EC3 en MPa

Limite d'élasticité σe notée, fy dans EC3 en MPa

Allongement à la rupture AR en %

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CM02-Acier

Caractéristiques mécaniques : Essai de résilience But :

Mesurer l'énergie absorbée par la rupture en flexion Déterminer la ductilité du matériau

Essai : Mouton de Charpy

Résultat : Ductilité de l'acier, Kv en Joules Ductilité varie avec la température

Georges Charpy(1865-1945)

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CM02-Acier

Caractéristiques mécaniques : Essai de résilience

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CM02-Acier

Les aciers : Nuances courantes en construction métallique Nuances couramment utilisées :

aciers S235, S275, S355 et éventuellement S420 ou S460.

✔ Chiffres => valeurs de fy en MPa pour des épaisseurs inférieures ou égales à 40 mm.

Indices de qualité JR, J0 et J2 indiquent des qualités garanties respectivement à des températures de 20°C, 0°C et -20°C

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CM02-Acier

● Avantages et qualités des constructions en acier Poteaux de section réduite / béton => + de surface au sol

Acier S235 ✔ limite élastique fy = 235 MPa = 235 N/mm², ✔ masse volumique ρ= 7850 kg/m3

Béton Armé : ✔ limite élastique fy = 8 MPa = 8 N/mm² ✔ masse volumique ρ= 2500 kg/m3

En compression : ✔ 1 cm² Acier <=> 30 cm² B.A.

A résistance égale : ✔ BA 10 fois plus lourd que l’acier

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CM02-Acier

● Avantages et qualités des constructions en acier Grande résistance à la traction Grandes portées (60 m)

Plus économique entre 6 et 18 m Poids réduit, structure légère, fondations réduites Bonne résistance aux séismes Ductilité et adaptation plastique => grande sécurité "une poutre en acier se déforme beaucoup avant d’atteindre la ruine" ≠

fragilité (verre avec rupture brutale)

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CM02-Acier

● Avantages et qualités des constructions en acier En phase de construction :

Préfabrication => montage rapide 10 à 60 jours pour un bâtiment de type hangar agricole ou commercial. Bâtiment à portiques répétitifs : Charpente : 7 jours, Couverture : 7 jours,

Bardage : 14 jours. Gain en location et rentabilité pour le propriétaire Ajustage précis lors du montage Encombrement réduit du chantier (zone urbaine) Les intempéries ne gênent pas le montage ( ≠ béton armé) Montage assez simple, préfabrication => Exportation aisée

Pendant la phase d’exploitation (d’utilisation) de la structure : Démontage possible Modifications possibles de la structure porteuse : Renforcement des poutres si les charges d’exploitation augmentent Surélévation du bâtiment car acier assez léger

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CM02-Acier

● Inconvénients et défauts des constructions en acier Comportement dans le temps des assemblages Instabilités (flambement, déversement, voilement) Protection nécessaire contre la corrosion (ambiance humide) Protection nécessaire contre le feu : à 600 °C, l’acier perd 40 % de sa

résistance Mauvais isolant thermique et acoustique Légèreté => calculs complexes => les charges dues au vent et à la neige

peuvent être prépondérantes pour le dimensionnement des sections

CONTACT

Philippe MARON

ISABTP - UPPA

philippe.maron @univ-pau.fr

www.univ-pau.fr/~maron/const_metal/